JP5464417B2 - Wireless activity sensor terminal and sensor network system - Google Patents
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Description
本発明は家畜などの動物に取り付けて、動物集団の健康をモニタするために好適に使用しうる技術に関し、特に、無線センサ端末及びこれを利用したセンサネットワークシステムに関する。 The present invention relates to a technique that can be suitably used for monitoring the health of an animal population by being attached to an animal such as livestock, and more particularly to a wireless sensor terminal and a sensor network system using the same.
数年前の牛BSEの出現や鳥インフルエンザの流行などを契機に、家畜や野生動物の健康状態をモニタすることへの必要性が提起されるようになってきたが、最近は、豚インフルエンザが人間に感染し、世界的大流行に至ったこともあって、その関心はますます高まってきているようである。 With the advent of cattle BSE several years ago and the epidemic of bird flu, the need to monitor the health of livestock and wild animals has been raised, but recently swine flu It seems that the interest is growing more and more as a result of the human epidemic and the worldwide epidemic.
豚舎や鶏舎など、飼育場で飼われている家畜の頭数は、一般に非常に多い。もちろん、例えば管理区域内などに生息する動物の頭数も非常に多い。したがって、動物を一頭一頭(一羽一羽)手作業で検査することは、事実上困難である。そこで、例えば特開2007−306804号公報に記載のように、家畜にセンサ端末を取り付け、無線でデータを収集して分析しようとする提案がなされてきた。 In general, the number of livestock kept in breeding houses such as pig houses and poultry houses is very large. Of course, for example, the number of animals inhabiting within the management area is very large. Therefore, it is practically difficult to manually examine animals one by one (one by one). Therefore, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-306804, a proposal has been made to attach a sensor terminal to livestock and collect and analyze data wirelessly.
かかる目的に使用されるセンサ端末は、動物の健康状態に関する情報を継続的にセンシングし、得られた情報を無線で送信できなければならない。しかし、多数の動物へ多数の端末を取り付けることになるので、バッテリ交換の頻度が高くなると、保守・交換作業の負担が過大となり、結果的に管理を継続することをあきらめざるを得ない事態を招きかねない。従って、動物の健康管理に使用するセンサは、バッテリの交換を必要とせずとも長期間動作しうるものではなくてはならない。 The sensor terminal used for this purpose must be able to continuously sense information on the health status of animals and transmit the obtained information wirelessly. However, since many terminals are attached to many animals, if the frequency of battery replacement increases, the burden of maintenance and replacement work will become excessive, and as a result, it will be necessary to give up to continue management. I could invite you. Therefore, the sensor used for animal health management must be able to operate for a long period of time without requiring battery replacement.
一方、センサ端末を取り付けても動物がなるべくストレスを感じないようにするためには、センサ端末は、できるだけ小型・軽量であることが望ましい。さらに、モニタしようとする動物の数が増えるほど、多数のセンサが必要となるので、センサの価格もできるだけ低く抑えたい。 On the other hand, in order to prevent the animal from feeling as much stress as possible even when the sensor terminal is attached, the sensor terminal is desirably as small and light as possible. In addition, as the number of animals to be monitored increases, a larger number of sensors are required. Therefore, it is desirable to keep the sensor price as low as possible.
上記のように、動物集団の健康管理用センサ端末には、小型・軽量・安価に製作されることができ、且つ、バッテリ交換なしで、長期間、情報のセンシングと無線送信を行うことができることが望ましいという、非常に難易度の高い要求が掲げられる。 As described above, a sensor terminal for health management of an animal group can be manufactured in a small size, light weight and low cost, and can perform information sensing and wireless transmission for a long period of time without battery replacement. This is a very difficult requirement that is desirable.
本発明は、これらの要求のうち少なくとも1つ以上に対する解決手段となりうる技術を開発しようとしてなされたものである。 The present invention has been made in order to develop a technology that can be a solution to at least one of these requirements.
本明細書に開示される新規な構成の1つは、圧電素子と、交直流変換回路を介して前記圧電素子に接続されるコンデンサと、入力部が前記コンデンサに接続されるCMOS論理反転回路とを備えることを特徴とする。 One of the novel configurations disclosed in the present specification includes a piezoelectric element, a capacitor connected to the piezoelectric element via an AC / DC conversion circuit, and a CMOS logic inversion circuit whose input unit is connected to the capacitor. It is characterized by providing.
よく知られているように、圧電素子の圧電体は、変形を受けると電圧を生じるという性質を有する。そこで、交直流変換回路を介して圧電素子にコンデンサを接続することにより、圧電素子の起電力によってコンデンサに電荷を蓄積することができる。電荷の蓄積によってコンデンサの極間電圧がCMOS論理反転回路のしきい値電圧を超えると、CMOS論理反転回路の出力端子における電圧が変化する。従って、この電圧変化を利用することにより、上記の構成をセンサとして利用することができる。しかも、コンデンサへの蓄電は、外部からの電力の供給を全く必要とせずに行われ、CMOS論理反転回路の動作もほとんど電力を消費しないので、この構成は省電力性に極めて優れている。 As is well known, the piezoelectric body of a piezoelectric element has the property of generating a voltage when subjected to deformation. Therefore, by connecting the capacitor to the piezoelectric element via the AC / DC conversion circuit, it is possible to accumulate electric charge in the capacitor by the electromotive force of the piezoelectric element. When the voltage between the capacitors exceeds the threshold voltage of the CMOS logic inversion circuit due to the accumulation of electric charge, the voltage at the output terminal of the CMOS logic inversion circuit changes. Therefore, the above configuration can be used as a sensor by utilizing this voltage change. In addition, the power storage to the capacitor is performed without requiring any external power supply, and the operation of the CMOS logic inversion circuit consumes little power, so this configuration is extremely excellent in power saving.
本明細書に開示される無線センサ端末は、前記CMOS論理反転回路の出力電圧の変化をトリガとして信号送信を行うように構成される無線送信回路とを備えることを特徴とする。 The wireless sensor terminal disclosed in this specification includes a wireless transmission circuit configured to perform signal transmission triggered by a change in the output voltage of the CMOS logic inversion circuit.
かかる構成によれば、前記コンデンサに所定の電荷が蓄積してその極間電圧がCMOS論理反転回路のしきい値電圧を超えるまでは、無線送信回路を動作させる必要がない。そのため、無線送信回路に関する消費電力も、非常に少なくてすむ。通常よく見られる構成では、無線端末のクロックは、少なくとも動作させておかねばならないが、上記の構成によれば、CMOS論理反転回路の出力電圧の変化があったときだけ回路を動作させるという、イベントドリブン型の構成であるため、消費電力を著しく削減することができる。 According to this configuration, it is not necessary to operate the wireless transmission circuit until a predetermined charge is accumulated in the capacitor and the voltage between the electrodes exceeds the threshold voltage of the CMOS logic inversion circuit. Therefore, the power consumption related to the wireless transmission circuit is very small. In a configuration that is commonly seen, the clock of the wireless terminal must be at least operated, but according to the above configuration, the event that the circuit is operated only when there is a change in the output voltage of the CMOS logic inversion circuit. Because of the driven configuration, power consumption can be significantly reduced.
すなわち、上記の構成によれば、無電力で動作しうるセンサ回路と、イベントドリブン型の送信回路により、極めて省電力性に優れた無線センサ端末が実現できる。 That is, according to the above configuration, a wireless sensor terminal that is extremely excellent in power saving can be realized by a sensor circuit that can operate without power and an event-driven transmission circuit.
生体の運動で生じた加速度は、センサ内部の質量体に慣性力を与える。
この慣性力を圧電体に加えると、慣性力に比例した起電力が誘起される。
この起電力は、圧電体が持つ静電容量に充電され、電圧を生じる。
この電圧が加速度に比例する。
これが圧電型加速度センサの原理である。
The acceleration generated by the movement of the living body gives an inertial force to the mass body inside the sensor.
When this inertial force is applied to the piezoelectric body, an electromotive force proportional to the inertial force is induced.
This electromotive force is charged into the electrostatic capacity of the piezoelectric body, generating a voltage.
This voltage is proportional to the acceleration.
This is the principle of the piezoelectric acceleration sensor.
一方、活性量センサ(=消費カロリーセンサ、運動エネルギーセンサ、振動発電と呼んでも良い。)は、下記となる。
生体の運動で生じた加速度は、センサ内部の質量体に慣性力を与える。
この慣性力を圧電体に加えると、慣性力に比例した起電力が誘起される。
この起電力を直流化し別に設けた静電容量に蓄積(=積分)する。
この行為は発電電力の蓄積である。
この蓄積された静電容量の両端電位差の2乗は、蓄積された電力と比例する。
従って、両端電位差の2乗は、生体の活性量と比例する。
On the other hand, the activity amount sensor (= may be called calorie consumption sensor, kinetic energy sensor, vibration power generation) is as follows.
The acceleration generated by the movement of the living body gives an inertial force to the mass body inside the sensor.
When this inertial force is applied to the piezoelectric body, an electromotive force proportional to the inertial force is induced.
This electromotive force is converted into a direct current and accumulated (= integrated) in a separately provided capacitance.
This action is the accumulation of generated power.
The square of the potential difference between both ends of the accumulated capacitance is proportional to the accumulated power.
Therefore, the square of the potential difference between both ends is proportional to the amount of biological activity.
このセンサは、起電力を測定するセンサの為、測定対象体の加速度と振幅の積、即ち、測定対象体のエネルギー消費量に比例する。従って、従来の加速度センサではなく、運動量もしくは活性量センサと出来る。例えば、測定対象体が人間や動物である場合、これらの消費カロリー量を同定することが可能である。 Since this sensor measures the electromotive force, it is proportional to the product of acceleration and amplitude of the measurement object, that is, the energy consumption of the measurement object. Therefore, it can be a momentum or activity sensor instead of a conventional acceleration sensor. For example, when the measurement object is a human or an animal, it is possible to identify the calorie consumption.
無線センサ端末には、用途に応じて様々なセンサを搭載することができるが、例えば温度センサを搭載することができる。温度は、生体の健康状態の判断に有益な情報である。 Although various sensors can be mounted on the wireless sensor terminal depending on the application, for example, a temperature sensor can be mounted. The temperature is useful information for determining the health state of the living body.
しかしながら、この温度情報は、別の用途にも用いられうる。一般に、CMOS論理反転回路の消費電力は、ほぼゼロである優れた特徴を持つ。しかし、CMOS論理反転回路の閾値は、温度特性を持ち、温度変化により測定誤差をもたらす。この誤差は、温度が分かれば補正可能である。そこで、無線センサ端末の送信データに温度の情報が含められていれば、受信機側で、CMOS論理反転回路の閾値の変化を計算にて求めることが可能となり、誤差を補正することができる。従って、温度センサは、上記の無線センサ端末が搭載すべきセンサとして好ましいものの1つである。また、受信機も、温度情報により上記の誤差補正が可能なように構成されていることが好ましい。 However, this temperature information can also be used for other applications. In general, the power consumption of a CMOS logic inversion circuit has an excellent feature that it is almost zero. However, the threshold value of the CMOS logic inversion circuit has a temperature characteristic and causes a measurement error due to a temperature change. This error can be corrected if the temperature is known. Therefore, if the temperature data is included in the transmission data of the wireless sensor terminal, the change in the threshold value of the CMOS logic inversion circuit can be obtained by calculation on the receiver side, and the error can be corrected. Therefore, the temperature sensor is one of the preferable sensors to be mounted on the wireless sensor terminal. The receiver is also preferably configured so that the above error correction can be performed based on temperature information.
上記の無線センサ端末は、コンデンサに所定の電荷が蓄積される度に送信を行うので、その送信頻度は、センサ部に加えられた振動の積分、すなわち、無線センサ端末が装着された測定対象物の活動量(運動量)を反映している。従って、例えば活動量を反映して送信頻度が変化する、新しいタイプの無線センサ端末が提供される。 Since the wireless sensor terminal performs transmission every time a predetermined charge is accumulated in the capacitor, the transmission frequency is the integral of vibration applied to the sensor unit, that is, the measurement object on which the wireless sensor terminal is mounted. The amount of activity (exercise) is reflected. Therefore, for example, a new type of wireless sensor terminal whose transmission frequency changes reflecting the amount of activity is provided.
あるいは、センサ端末からの信号の受信頻度によって生体の活動量を測定する、新しいタイプの測定法が実現されたとも言える。この観点から、本明細書には、活動物体の活動量に関する情報を作成する装置の動作方法も開示される。この方法は、無線センサ端末から送信された信号を受信する段階、ただし前記無線センサ端末は、振動により発生したエネルギーの蓄積量が所定値に達する度に無線信号を放出する端末である、前記受信する段階と;前記無線センサ端末から放出される信号の単位時間当たりの受信回数に基づいて、前記無線センサ端末が装着された活動物体の活動量に関する情報を構成する段階と;を含む。 Alternatively, it can be said that a new type of measurement method has been realized that measures the amount of activity of a living body based on the frequency of reception of signals from a sensor terminal. From this point of view, the present specification also discloses a method of operating an apparatus for creating information related to an activity amount of an active object. The method includes receiving a signal transmitted from a wireless sensor terminal, wherein the wireless sensor terminal is a terminal that emits a wireless signal each time an accumulated amount of energy generated by vibration reaches a predetermined value. And configuring information related to an activity amount of an active object to which the wireless sensor terminal is attached based on the number of receptions per unit time of a signal emitted from the wireless sensor terminal.
前述のように、本発明は、動物集団の健康管理に適する技術を開発しようとしてなされた発明であるが、開発された発明は、動物集団の健康管理という目的に限らず、様々な分野へ適用が可能である。 As described above, the present invention has been made to develop a technique suitable for the health management of animal populations. However, the developed invention is not limited to the purpose of health management of animal populations, but can be applied to various fields. Is possible.
更なる技術的課題や新規な構成、新規な効果を、添付図面とモデル実施例を用いて以下に説明する。 Further technical problems, new configurations, and new effects will be described below with reference to the accompanying drawings and model examples.
図1は、以下に詳細に説明するセンサネットワークシステム100の概要を説明するための図である。センサネットワークシステム100は、複数の無線センサ端末102と、少なくとも一つの受信装置104を有する。無線センサ端末102には各種のセンサが組み込まれ、測定したデータを無線媒体106を用いて受信装置104へ送信するように構成される。このようなセンサネットワークシステムは、様々な設備の遠隔監視に幅広く利用されているが、また、生物の遠隔監視にも利用することができる。センサネットワークシステムを利用した動物健康管理システムの一例が、特開2007−306804号公報に記載されている。以下に説明されるように、本明細書で紹介されるセンサネットワークシステム100も、家畜などの監視に特に好適に設計されている。むろん、センサネットワークシステム100の利用分野が動物の監視に限られるわけではない。
FIG. 1 is a diagram for explaining an outline of a
無線センサ端末102は、人間や動物が長時間違和感なく装着し続けられるように、小型且つ軽量に構成されることが望ましい。より好適には、ニワトリなどの小型鳥獣に対しても装着可能なほどに小型化・軽量化されることが好ましい。また、無線センサ端末102を装着する個体が多数に登る場合、バッテリ交換の頻度は少なければ少ないほど管理者の作業量が減少して便利であるので、消費電力もできるだけ少ないことが望ましい。以下に説明するように、無線センサ端末102には、消費電力をできるだけ抑えるための様々な工夫が施されている。
The
受信装置104は、センサネットワークシステム100に少なくとも1つ備えられ、複数の無線センサ端末102からのデータを受信する。受信装置104は、受信したデータを単体で解析しうるコンピュータ装置であることができ、実施形態によっては、解析結果を内蔵または外付けのディスプレイに表示したり、プリンタに印刷したり、USBメモリやCD−Rなどのリムーバブルメディアに出力したり、各種のインタフェースを通じて外部のコンピュータへ送信したりするように構成されることができる。別の実施形態においては、受信装置104は、受信したデータを解析せずに(またはある程度の解析を施して)、他のコンピュータへ送信する装置であってもよい。そこで、受信装置104は、有線又は無線によって、コンピュータ・ネットワークシステムへ接続されていてもよい。
At least one
図2は、無線センサ端末102の構成の概要を説明するための図である。無線センサ端末102は、振動センサ202,送信機204,送信機204により形成された送信信号を放射するためのアンテナ206,無線センサ端末102の各要素に電力を供給するためのバッテリ208などを備えている。振動センサ202は、本明細書で初めて開示される新規な構成を有しており、後に説明されるように、振動が一定量積み上がると、電圧検出端子の電圧が変化するように構成される。この電圧変化を送信機204が検出しうるようにするために、振動センサ202と送信機204とは、電圧検出ライン212を介して接続されている。また、後に説明されるように、振動センサ202は、ほぼ無電力で動作し、且つ発電機能をも有している。そこで、その発電された電力を送信機204が利用しうるようにするために、振動センサ202と送信機204とは、電力供給ライン214を介しても接続される。
FIG. 2 is a diagram for explaining an outline of the configuration of the
実施形態によっては、無線センサ端末102には、振動センサ202の他にも、要求に応じて様々なセンサを搭載することができる。もちろん、実施形態によっては、振動センサ202以外のセンサは搭載されない場合もある。ここで紹介する実施例においては、図示される通り、無線センサ端末102には温度センサ220が搭載されている。
Depending on the embodiment, in addition to the
図3Aは、振動センサ202における、振動検出のための回路構成を説明するための図である。振動センサ202は圧電素子302を有する。よく知られているように、圧電体は、力が加えられると電圧を生じる性質を有しており、圧電素子は、この性質を利用して、力を電気的な信号として捉えうるように構成した素子である。圧電素子の最も簡単な構造の一つは、圧電体の板を2枚の電極で挟んだ構造である。圧電素子は振動により変形しやすい形状を有することが好ましいが、このような目的によく知られた構造には、例えば、両面に導電膜を形成した細長の圧電体板の一端を固定して、片持ち梁状に形成したものがある。このような形状の圧電素子は、既知のMEMS製造プロセスを利用して、非常に小さく形成することができる。圧電素子にはさまざまな構造が知られているので、必要に応じて適当な構造を選択することができる。圧電素子は、外部から電力を加えることなく電圧を生じうるので、すなわち消費電力ゼロで電圧を生じるので、圧電素子の採用は、振動センサ202の省電力性に大きく貢献する。
FIG. 3A is a diagram for explaining a circuit configuration for vibration detection in the
圧電素子302は、ダイオード304及び306からなる交直流変換回路を介して、コンデンサ308に並列に接続される。また、コンデンサ308の一方の電極の側には、CMOS論理反転回路310の入力部を接続する。
The
振動に応じて圧電素子302に生じる電圧は、圧電素子302が変形する方向に応じて極性が反転するので、交流的にならざるを得ない。すなわち圧電素子302によって生じる電流は交流であるが、ダイオード304及び306によって、電流が一定方向にしか流れないようにされるため、圧電素子302が振動を受けるにつれ、コンデンサ308には徐々に電荷が蓄積される。そこで、CMOS論理反転回路310に予め電圧をかけておくと、コンデンサ308に蓄積される電荷がある量を超えた時点で、CMOS論理反転回路310への入力電圧が閾値を超え、CMOS論理反転回路310の出力部312の電圧が変化(反転)する。つまり、この電圧の変化により、圧電素子302にある量の振動が生じたことを知ることができる。
Since the voltage generated in the
なお、ダイオード304及び306からなる図示した整流回路以外にも、4つのダイオードを用いたダイオード・ブリッジなど、様々な整流回路が知られているので、図示した構成に変えてそれらを用いてもよいことは言うまでもない。
In addition to the illustrated rectifier circuit including the
コンデンサ308に所定の量の電荷が蓄積されるまで、CMOS論理反転回路310の出力部312の電圧が変化しないことから、振動センサ202は、積分型のセンサと言えるだろう。また、CMOS論理反転回路310に予め電圧をかけておかなければならないとはいえ、電圧をかけておくだけでは電力の消費は発生せず、また、出力電圧の反転自体も原理的には電力を必要としないので、振動センサ202は殆ど電力を消費しない。実際には、出力電圧の反転時に流れる電流などの影響により、回路にジュール熱が発生するので、そこで電力が消費されるが、その影響は微々たるものである。数百メガヘルツの頻度で電圧スイッチングが行われる、コンピュータ用のプロセッサなどでは、ジュール熱の影響が甚大になるが、振動センサ202ではせいぜい10Hzのオーダーであろうから、その影響は非常に小さくなる。したがって、図3Aのセンサ回路は、非常に消費電力が小さい、省電力性に極めて優れたセンサ回路となっている。
Since the voltage of the
加えて、コンデンサ308には電荷が蓄積されるため、これを有効利用することにより、振動センサ202は、発電機としての機能も提供することになる。コンデンサ308に蓄積された電荷を利用するための回路の一例を、図3Bに示す。図3Bにおいて、図3Aに示した回路と同じ要素には、同じ符号を付して説明を省略する。図3Aに示した回路との大きな相違点は、スイッチ326を介して、コンデンサ308に並列にコンデンサ328が接続されていることである。スイッチ326をオンにすることにより、コンデンサ308に蓄積された電荷をコンデンサ328に転送することができる。したがって、コンデンサ328の容量は、コンデンサ308の容量よりもかなり大きいものであることが好ましい。
In addition, since electric charge is accumulated in the
スイッチ326の開閉を制御するため、スイッチ326としてpチャネルMOSFETを使用すると共に、pチャネルMOSFETに単安定マルチバイブレータ324を接続し、さらにCMOS論理反転回路310にもう1つCMOS論理反転回路322を直列に接続し、その出力を単安定マルチバイブレータ324に接続する。この構成によれば、コンデンサ308の極間の電圧がCMOS論理反転回路310のしきい値電圧を超えると、CMOS論理反転回路310の出力電圧がHighからLowに変化し、それに応じてCMOS論理反転回路322の出力端子323の電圧がLowからHighに変化する。単安定マルチバイブレータ324は、この電圧変化に応じてパルスを1つ出力するように構成される。このパルスがpチャネルMOSFETによるスイッチ326を所定時間オンにし、コンデンサ308からコンデンサ328への電荷の転送が行われる。
In order to control opening and closing of the
また、コンデンサ308からコンデンサ328への電荷の転送が行われることにより、コンデンサ308の電荷がクリアされ、CMOS論理反転回路310並びに322の出力電圧も元に戻る。これによって、振動センサ202は、新たに加えられた振動を、コンデンサ308への電荷の蓄積という形で、再び記憶し始めることが可能となる。
Further, by transferring the charge from the
図2に描かれている電力供給ライン214は、スイッチ326とコンデンサ328との間に設けられる端子327に接続されている。この端子327を通じて、図2の送信機204は、コンデンサ328に蓄積された電荷を利用することができる。なお、図2に描かれている電圧検出ライン212は、CMOS論理反転回路322の出力電圧を反映する位置に設けられる端子323に接続される。したがって、送信機204は、端子323の電圧の電圧変化を、信号送信のトリガとして利用することができる。
The
以上の説明で明らかなように、振動センサ202は、電力を殆ど消費せずに振動があったことの情報を提供できるだけでなく、外部に電力を供給しうる発電機としての機能も有する。したがって、極めて省電力性に優れたセンサであると言える。また、これまで説明してきた回路や素子は、既知のMEMS製造プロセスや半導体製造プロセスを用いて、容易に、また非常に小さく作ることができる。これらの利点のため、振動センサ202は、小型・軽量・低消費電力に対する要求が極めて厳しい、無線センサ端末へ組み込む用途に非常に適している。
As is apparent from the above description, the
次に、図4を用いて、図2に描かれている送信機204の回路構成を説明する。送信機204は、送信機204の動作を制御するCPU402や、CPU402の動作させるためのプログラムを格納するメモリ404、送信信号を形成する送信回路406、振動センサ202の電圧変化を検出するための端子408、アンテナ出力端子410などを備えている。図2に描かれるように、無線センサ端末102が温度センサ220を備える場合には、送信機204は、温度センサ220との接続端子420も備える。
Next, the circuit configuration of the
メモリ404に格納されるプログラムは、端子408の電圧を定期的にチェックするように、CPU402を動作させるように構成される。端子408は、電圧検出ライン212(図2参照)を介して、CMOS論理反転回路322(図3B参照)の出力部の端子323に接続される。メモリ404に格納されるプログラムは、端子408における電圧が、LowからHighへと変化したことを検出すると、CPU402を制御して、送信用のデータを形成し、送信回路406を用いてデータの送信を行うように構成される。すなわち、本実施例における送信機204は、振動センサ202のコンデンサ308に蓄積される電荷がCMOS論理反転回路310のしきい値電圧を超えるたびに、信号を送信するように構成される。
The program stored in the
なお、CPUによるチェックを利用せずに、端子408における電圧変化によって割り込みが発生するような、CMOS入力による割り込み回路を利用して、送信回路406の送信をトリガするように構成してもよい。このような、CMOS入力の割り込み回路を利用する構成によれば、電圧の監視に電力が不要となるので、端末の消費電力をより低く抑えることができる。
Note that the transmission of the
コンデンサ308の電荷がクリアされてから、再びCMOS論理反転回路310のしきい値電圧を超えるまでに電荷が蓄積されるには、一定量の振動が圧電素子302に加えられる必要がある。このため、加えられる振動の加速度が低い場合には、コンデンサ308にしきい値以上の電荷が蓄積されるまでに比較的長い時間を要し、振動の加速度が高い場合には、コンデンサ308に電荷が蓄積されるまでの時間が比較的短くなる。すると、振動の加速度が低い場合には、送信機204による信号送信の間隔が短くなり、振動の加速度が高い場合には、その間隔が長くなる。
A certain amount of vibration needs to be applied to the
したがって、送信機204による信号送信の間隔は、圧電素子302に加えられた振動の積分に関する情報を含んでいるものと考えられる。すなわち、例えば、無線センサ端末102が装着された動物の活動量(運動量)に関する情報を含んでいるものと考えられる。動物の活動量を反映して送信頻度を変化させるという技術は、これまでには存在しなかった新しいタイプの測定技術である。
Therefore, the interval of signal transmission by the
受信装置104(図1参照)は、特定の無線センサ端末102から受信する信号の、単位時間当たりの受信回数を判断する手段を備える。また、単位時間当たりの受信回数に関する情報を、画像やデータなど必要に応じた形態で出力しうるように構成される。かかる機能を有する手段は、例えば、プログラムとCPUとからなるソフトウェア手段によって実現することができる。
The receiving device 104 (see FIG. 1) includes means for determining the number of receptions per unit time of a signal received from a specific
メモリ404のプログラムは、端子408における電圧が、LowからHighへと変化したことを検出すると、温度センサ220を用いて温度情報を得るように、CPU402を制御してもよい。例えば、温度センサ220が単なる抵抗である場合、メモリ404のプログラムは、端子408における電圧変化の検出に応じて、温度センサ220に電流を流して抵抗値を測定するように、CPU402を制御してもよい。メモリ404のプログラムは、得られた温度情報を送信信号に含めるように、CPU402を制御してもよい。
When the program in the
送信回路406は、CPU402によって形成された送信データを、送信用の信号に変調するように構成される。
The
図5のフローチャートを用いて、これまで説明してきた送信機204の動作をまとめておく。ステップ500は送信機204の起動を示す。送信機204が起動すると、送信機204が起動すると、メモリ404のプログラムは、CPU402を制御して、端子408における電圧を定期的にチェックさせる(ステップ502,504)。電圧が所定の方向に変化したことを検出すると、メモリ404のプログラムは、温度センサ220を利用して温度に関する情報を得るようにCPU402を制御する(ステップ506)。続くステップ508において、メモリ404のプログラムは、送信用のデータを形成するようにCPU402を制御するが、ステップ506で測定された温度のデータも、この送信用データにふくめられる。送信用のフォーマットに形成されたデータは、送信回路406によって送信用の信号に変調され、アンテナ206を介して送信される(ステップ510)。その後、ステップ502に戻り、メモリ404のプログラムは、再び、端子408における電圧を定期的にチェックするように、CPU402を制御する。
The operation of the
以上の構成は、本発明の実施形態の一例に過ぎないことに留意されたい。例えば、上述のステップ502,504は、端子408の電圧変化によって、CPU402に割り込みを発生させるような構成に置き換えることができる。例えば、いわゆるCMOS入力の割り込み回路による構成に置き換えることができる。そして、ステップ506以降は、その割り込みの発生に応じて実行されるように構成されることができる。かかる実施形態によれば、CPU402による定期的な電圧チェックが不要になり、消費電力ゼロで電圧が監視されることと同じになるため、図5に例示した実施形態よりも消費電力を削減することができる。
It should be noted that the above configuration is merely an example of an embodiment of the present invention. For example, steps 502 and 504 described above can be replaced with a configuration in which an interrupt is generated in the
また、これまでの説明してきた実施形態では、送信機204の動作制御にCPU402を利用してきたが、実施形態によっては、CPUを用いずに、ハードウェア回路のみで、電圧チェックと信号送信を行うように構成することもできる。この場合、送信回路406は、端子408の電圧が所定の方向に変化したことをトリガとして、所定の信号を送信するように構成される。消費電力の点からは、CPUを用いない実施形態の方が、CPUを用いる図4,図5の実施形態よりも好ましいと言えるだろう。
In the embodiments described so far, the
ところで、図1に描かれるように、本明細書で例示されるセンサネットワークシステム100は、1台の受信装置104に対して複数の無線センサ端末102が存在する。したがって、受信装置104は、受信したデータがどの送信機102から送信されたものであるかを区別しなければならない。本実施例では、無線センサ端末102の個体識別のために、ボーレートを利用している。具体的には、各無線センサ端末102は、それぞれ、互いに同一の電文長のフレームを送信するように構成されると共に、互いに異なるボーレートでデータの送信を行うように構成される。
By the way, as depicted in FIG. 1, the
例えば、8ビットの電文を、FSK(周波数変調)を用いて送信する例を考える。これを、無線センサ端末102うちの1台が10000bpsで、別の1台が1000bpsで送信するとする。ボーレートとは1bitの電文を送る時間であるので、10000bpsのボーレートは、1bitのデータを送信するのに100マイクロ秒かかることを意味する。すると、8ビットの電文を10000bpsのボーレートで送信すると、変調に用いられる周波数において、800マイクロ秒の間、電界強度が高くなることが観測できる。
For example, consider an example in which an 8-bit telegram is transmitted using FSK (frequency modulation). Assume that one of the
一方、1000bpsのボーレートは、1bitのデータを送信するのに1000マイクロ秒かかることを意味する。従って、同じデータをボーレート1000bpsで送信すると、変調周波数において、8000マイクロ秒の間、電界強度が高くなることが観測される。受信装置104は、このような信号持続時間(例えば800マイクロ秒や8000マイクロ秒)を認識できるように構成され、その持続時間に基づいて、信号のボーレートを判断し、判断したボーレートに基づいて、送信端末の個体識別を行いうるように構成される。
On the other hand, a baud rate of 1000 bps means that it takes 1000 microseconds to transmit 1-bit data. Therefore, when the same data is transmitted at a baud rate of 1000 bps, it is observed that the electric field strength increases for 8000 microseconds at the modulation frequency. The receiving
図6を用いて、受信装置104の構成の概要を説明する。受信装置104は、送信電波を受信するための受信アンテナ602及び受信回路604,受信信号をA/D変換するためのA/D変換回路606,A/D変換された受信信号を周波数変換するFFT回路608,CPU610などを備える。また受信装置104は、少なくとも3つの記憶領域612〜616を備える。第1の記憶領域612は、CPU610に所望の機能を発揮させるためのプログラムを格納するために使用されうる。第2の記憶領域614は、複数の無線センサ端末102の特定の個体を特定のボーレートに対応付ける対応情報を記憶するデータベースを格納するために使用される。第3の記憶領域616は、受信したデータを格納するために使用される。第1〜第3の記憶領域612〜616は、実施形態によっては、物理的に同一の記憶媒体上に実現されることができ、また実施形態によっては、物理的に異なる記憶媒体によって構成されることもできる。第1〜第3の記憶領域612〜616として使用しうる記憶媒体は、容量や速度などの要求を満たせば、いかなる媒体を用いてもよく、例えば、DRAMやSDRAM、フラッシュメモリ、ハードディスクなどであることができる。
The outline of the configuration of the receiving
図7を用いて、受信装置104の受信動作の一つの側面を説明する。
One aspect of the reception operation of the
ステップ700は、受信装置104の起動を示す。信号の受信が可能になると、受信装置104は、受信アンテナ602及び受信回路604によって信号を受信し、A/D変換回路606によって次々にA/D変換し、所定の数のサンプルが蓄積されると、それをFFT回路608によって次々に周波数のデータへと変換するように構成される(ステップ702)。後述のように、受信回路604は、ダイレクトコンバージョン方式を利用して信号を復調するように構成されることが好ましい。記憶手段612に格納されるプログラムは、FFT回路608が周波数変換したデータを、次々に記憶手段616に格納するように、CPU610を制御する(ステップ704)。したがって、記憶領域616は、複数回のFFT処理に相当する量の周波数データを格納しうるだけの容量を備えていなければならない。
Step 700 shows activation of the receiving
記憶領域612のプログラムの制御により、CPU610は、記憶領域616に、所定の時間分の周波数データが蓄積されたか否かをチェックする(ステップ706)。蓄積されていたなら、CPU610は、上記プログラムの制御に従い、記憶領域616から所定の時間分の周波数データを読み出す(ステップ708)。
Under the control of the program in the
ステップ710において、CPU610は、上記プログラムに従い、無線センサ端末102が使用する変調周波数における周波数パワーの時間変動を調べる。したがって、無線センサ端末102はFSKを利用してデータを送信することが仮定されている。また、無線センサ端末102が使用する変調周波数は、受信装置104において既知であることが好ましい。当該変調周波数における周波数パワーの増大が、一定期間以上持続していれば、それは複数の無線センサ端末102のいずれかからの信号であると判定し、次のステップ712へと進む。当該変調周波数において周波数パワーの増大がみられなければ、その期間には無線センサ端末102からの信号の受信は無かったものとして、ステップ702に戻る。
In
ステップ712において、CPU610は、上記プログラムに従い、周波数パワーが増大している期間と、送信データの電文長とから、受信した信号のボーレートを判定する。ここで、送信データの電文長も、受信装置104で予め知られている必要がある。また、受信装置104へ信号を送信する全ての無線センサ端末102が、同じ電文長でデータ送信を行うように構成される必要がある。つまり、前述のように、受信装置104へ信号を送信する全ての無線センサ端末102は、それぞれ互いに同一の電文長のフレームを送信するように構成されると共に、互いに異なるボーレートでデータの送信を行うように構成されている。
In
ステップ714では、CPU610が、記憶領域612のプログラムの指示に従い、第2の記憶領域614に格納される上記データベースを利用して、前のステップで判定した特定のボーレートに対応する、特定の無線センサ端末102を同定する。ステップ716において、上記プログラムは、ステップ710で同定したデータを、ステップ714で同定した無線センサ端末102に関連づけて、例えば記憶領域616へ格納するように、CPU610を動作させてもよい。
In
符号718は、処理が再びステップ702に戻ることを表している。しかし、CPU610の処理がステップ702に戻るのは、図示された位置に限らず、例えばステップ710と712の間でもよいし、ステップ712と714の間でもよい。これらはCPU610の処理能力と記憶領域612のプログラムの構成によって、適宜定められる。
実施形態によっては、受信装置104は、画像信号を形成するための回路622を備え、CPU610及び上記のプログラムは、特定の無線センサ端末102に関連付けられた受信データを所定の記憶領域616から読み出し、それを表示するための信号を画像信号形成回路622で形成し、画像信号出力端子624から出力するように構成されてもよい。
In some embodiments, the receiving
また、実施形態によっては、受信装置104は、有線または無線の手段によって、外部の機器と通信するためのインタフェース626を備え、CPU610及び上記のプログラムは、受信したデータを、特定の無線センサ端末102に関連づけて、外部の機器へ出力するように構成されてもよい。このような外部機器は、例えば、USBメモリや他のコンピュータなどであってもよい。
Further, in some embodiments, the
以上の流れや構成は、本発明の実施形態の一例に過ぎないことに留意されたい。例えば、A/D変換回路606のサンプリング周波数や、FFT回路608が周波数変換を行うサンプル数は既知であるので、上述のステップ706のチェック処理は省略し、単に、所定時間毎に、記憶領域616から所定の時間分の周波数データを読み出すという構成に、ステップ706および708をまとめることが可能である。
It should be noted that the above flow and configuration are merely examples of the embodiment of the present invention. For example, since the sampling frequency of the A /
上述のように、受信装置104へ信号を送信する全ての無線センサ端末102は、それぞれ互いに同一の電文長のフレームを送信するように構成されると共に、互いに異なるボーレートでデータの送信を行うように構成されている。また、受信装置104は、その電文長を、CPU610が利用可能な形態で予め記憶しうるように構成されており、また、特定のボーレートを特定の無線センサ端末102に関連づける情報を、CPU610が利用可能な形態で予め記憶しうるように構成されている。かかる構成によれば、受信装置104は、受信したデータのボーレートに基づいて、そのデータを送信してきた無線センサ端末102の個体識別を行うことが可能となる。
As described above, all the
受信装置104は、ボーレートにより個体識別が可能であるので、各無線センサ端末102は、全て、同じ変調周波数を用いることも可能である。しかし、その場合は、複数の無線センサ端末102が同時にデータを送信すると、それらを分離することはできなくなる。
Since the receiving
つまり、複数のセンサ端末が同じ周波数で通信するように構成される場合、複数のセンサ端末が同時にデータを送信すると、送信信号が衝突して受信装置側ではこれらを区別することができなくなる。しかし、生物群に対する測定という目的においては、生体活動のランダム性により、センサ端末の送信タイミングもランダムになり、送信信号の衝突が生じにくいので、あまり問題にならない。それよりも、上記の構成のように、通信フレームから個体識別情報や同期情報を省いて短電文化し、送信に必要な電力を節約して、センサ端末の長寿命化を図った方が、多数の生物個体を管理・測定する上では遙かに利益が大きい。 That is, when a plurality of sensor terminals are configured to communicate at the same frequency, if the plurality of sensor terminals transmit data simultaneously, the transmission signals collide and cannot be distinguished on the receiving device side. However, for the purpose of measuring organisms, the transmission timing of the sensor terminal is also random due to the randomness of the biological activity, and transmission signal collision is less likely to occur. Instead, like the above configuration, it is better to save the power required for transmission by omitting the individual identification information and synchronization information from the communication frame, and to extend the life of the sensor terminal, It is much more profitable for managing and measuring a large number of organisms.
しかし、実施形態によっては、無線センサ端末102の送信周波数も、端末によって異なるようにしてもよい。その場合、受信装置104は、ボーレートと共に、送信周波数についても各端末との対応付けが可能であるような情報を格納しておくことが好ましい。かかる情報は、例えば、{端末ID,ボーレート,周波数}のような、非常に単純な形式のデータであることができるだろう。記憶領域612のプログラムは、かかる情報を用いて、特定した周波数とボーレートとからデータを送信してきた端末を特定するように構成される。
However, depending on the embodiment, the transmission frequency of the
また、ステップ710に関連して説明したように、上記の構成では、無線センサ端末102から送信されたデータフレームや送信周波数の特定は、記憶領域616から読み出したデータを解析することによって行われる。従って、通信フレームや通信周波数の特定のためのハードウェア回路は必要ではなく、受信機は、受信信号の帯域を絞り込むことなく、一括して周波数スペクトルに変換し、記憶領域616へ溜めていけばよい。従って、受信装置104は、ダイレクトコンバージョン方式にて信号受信を行うように構成されることが好ましい。
Further, as described in relation to step 710, in the above configuration, the data frame and the transmission frequency transmitted from the
このように、受信機側でダイレクトコンバージョン方式およびソフトウェア無線技術を使用することにより、無線センサ端末の送信データに個体識別情報やタイミング同期情報・フレーム同期情報を含める必要がなくなり、送信データが短電文化され、送信に必要な電力を節約することができるようになる。 In this way, by using the direct conversion method and software radio technology on the receiver side, there is no need to include individual identification information, timing synchronization information / frame synchronization information in the transmission data of the wireless sensor terminal, and the transmission data is reduced to short power. Culture will be able to save the power required for transmission.
図8Aは、無線通信でよく用いられる送信データ形式を図示したものである。送信データの1個のフレーム800は、大きく分けて、クロック同期用のプリアンブル802,フレーム同期用のユニークワード804,個体識別情報806,データ部808,エラー検出・訂正用情報部810の5つの部分から構成される。このうち、プリアンブル802,ユニークワード804,個体識別情報806には、それぞれ、16ビット,16ビット,8ビットの計40ビットが使用されることが多い。しかし、上に無線センサ端末102及び受信装置104に関連して開示した構成によれば、クロック同期情報やフレーム同期情報を含めることは不要であり、また、個体識別情報を含めることも不要である。開示した構成によれば、受信装置104がフレームの開始を判定できさえすればよいので、部分802〜806の40ビットを、例えば、僅か2ビットのフレーム開始情報に置き換えることができる。
FIG. 8A illustrates a transmission data format often used in wireless communication. One
送信に必要な電力はビット数にほぼ比例する。したがって、40ビットを2ビットに縮めることを可能にしたということは、送信電力をほぼ20分の1に減少させることに成功したということである。もちろん、送信信号には、フレーム開始情報などの他に、伝えるべき情報(例えば温度など)や、エラー検出用の情報なども含まれるため、フレーム全体のビット数を20分の1に縮めることができたわけではない。しかし、データ部に先立って送信されるヘッダ部に関しては、ビット数を20分の1に削減し、その部分に関しては、送信電力をほぼ20分の1に削減することが可能となった。 The power required for transmission is almost proportional to the number of bits. Therefore, the fact that 40 bits can be reduced to 2 bits means that the transmission power has been successfully reduced to about 1/20. Of course, in addition to frame start information and the like, the transmission signal includes information to be transmitted (for example, temperature) and error detection information, so the number of bits of the entire frame can be reduced to 1/20. It wasn't done. However, regarding the header portion transmitted prior to the data portion, the number of bits can be reduced to 1/20, and the transmission power can be reduced to approximately 1/20 for that portion.
図8Bは、無線センサ端末102から受信装置104へ送信される信号のフレーム構成の例を図示したものである。この例では、1つのフレーム820は、フレームの開始を教えるための2ビットのプリアンブル822と、8ビットのデータ部824、それにエラー検出用の1ビットのパリティビット826からなる。ビット数をできるだけ削減するため、エラー検出用の情報には、1ビットで済むパリティビットを採用した。これによって、データ部に8ビットを使用しても、フレームあたりのビット数を11ビットに抑えることができた。図8Aの例ではフレームあたりのビット数が60ビットであるので、およそ82%のビット数を削減し、それに相当する送信電力を節約することができた。なお、このクレーム構成が単なる例示に過ぎないことは言うまでもない。
FIG. 8B illustrates an example of a frame configuration of a signal transmitted from the
ある実施形態において、無線センサ端末102は、前述のように温度センサ220を備える。そこで、データ部824には、温度の情報を含めることができる。バッテリ残量などの情報を含めてもよい。
In some embodiments, the
別の実施形態では、無線センサ端末102には、振動センサ202以外は何のセンサも搭載されず、無線センサ端末102は、コンデンサ308に所定の電荷が蓄積されるたびに信号を送信するだけである。このような実施形態においては、データ部824に含めるべき情報は特に存在しない。その場合は、フレーム820のビット数が、受信装置104においてボーレートによる個体識別を可能とする長さとなるように、プリアンブル822およびデータ部のビット数を決定すればよいであろう。また、かかる実施形態においては、送信すべきビットは、単に0か1の羅列で構わないであろう。
In another embodiment, no sensor other than the
前述のように、ある無線センサ端末102から受信する信号の頻度は、その無線センサ端末102が装着された対象物の活動量に関する情報を含んでいるものと解釈できる。そこで、受信装置104は、かかる情報を出力しうるように構成されている。そのような構成に係る動作を、図9のフローチャートを用いて説明する。
As described above, the frequency of a signal received from a certain
ステップ900は処理の開始を示す。ステップ902において、CPU610は、記憶領域612に格納されるプログラムの制御に基づいて、記憶領域616から、特定の無線センサ端末102に関連づけられて記憶されている受信データを読み出す。これらの受信データは、図7のステップ716において格納されたものである。図7のステップ716では、これらの受信データを、それを送信した無線センサ端末102に関する情報だけでなく、受信した時間に関する情報と共に、格納している。この時間情報に基づいて、CPU610は、上記のプログラムに従って、単位時間あたりの受信回数を計算する(ステップ904)。ステップ906では、計算した結果を所定の形式に整形し、ステップ908において、整形したデータを出力する。ステップ906において、CPU610は、上記のプログラムに従って、上記の計算結果を特定の送信機102に関連づけて画像を出力するためのデータを作成してもよい。また、外付けメモリや外部のコンピュータへ出力するための形式に整形してもよい。ステップ908における出力先は、ディスプレイ装置やプリンタ装置、USBメモリ等のリムーバブルメディア、有線または無線のネットワークシステムなどであることができる。
Step 900 indicates the start of processing. In
本明細書によって、消費電力が極めて少なく、発電機能まで有する、符号202で例示された新しい振動センサ構成が開示された。この振動センサを用いることによって、省電力性に極めて優れた無線センサ端末が実現される。この振動センサは、既存のMEMS製造プロセスや半導体製造プロセスを用いて、極めて小さく製造することができ、装置の小型軽量化・低価格化にも有利である。また、ボーレートを端末識別に利用し、受信電波からのデータの抽出もオフラインで行うという新規な構成を採用することにより、送信データのビット数を著しく縮めることが可能となり、送信に必要な電力を大幅に節約することができる。この特徴によっても、無線センサ端末の省電力性能をさらに向上させることができる。さらに、無線センサ端末が、振動エネルギーを電気エネルギーに変換してコンデンサ308に蓄積し、一定量のエネルギーが蓄積されるたびに信号を送信するという新しい構成を有しているため、活動量や運動量を、無線センサ端末からの送信頻度という形で検出することが可能となった。
By this specification, the new vibration sensor structure illustrated by the code |
上記の実施形態の他にも、本発明は、様々な実施形態を取りうる。例えば、実施形態によっては、無線センサ端末及び受信装置を、変調周波数の違いに基づいて識別するように構成してもよい。すなわち、複数の無線センサ端末を、それぞれ互いに異なる周波数の電波を利用してデータの送信を行うように構成し、受信装置の側では、特定の周波数を特定の送信機に関連づける情報を(例えば記憶領域614に)格納しておき、特定の周波数のパワーの変化を一定期間に亘って調べることにより、当該測定の周波数を変調周波数に利用する無線センサ端末からの信号を同定するように構成してもよい。むろん、周波数による個体識別と、ボーレートによる個体識別の、両方を用いるように構成してもよい。
In addition to the above-described embodiments, the present invention can take various embodiments. For example, in some embodiments, the wireless sensor terminal and the receiving device may be configured to be identified based on a difference in modulation frequency. That is, a plurality of wireless sensor terminals are configured to transmit data using radio waves having different frequencies, and information on associating a specific frequency with a specific transmitter (for example, storage) In the
無線センサ端末102は、回路をできるだけ小さくするため、また消費電力をできるだけ少なくするため、送信機のみを搭載し、受信機は搭載しないように構成することが好ましい。
In order to make the circuit as small as possible and to reduce power consumption as much as possible, the
これまでの説明に登場したプログラムは、CD−ROMやUSBメモリ等の記憶媒体に格納されて販売されたり、ネットワークを通じたダウンロードなどの手法により販売されたりすることができる。 The programs that have appeared in the above description can be sold by being stored in a storage medium such as a CD-ROM or USB memory, or can be sold by a technique such as downloading through a network.
センサネットワークシステム100を用いて本発明の実施形態の例を説明してきたが、これらの説明や添付図面は、本発明の範囲を限定する意図で提供されたものではなく、本発明の深い理解に資する目的で提供されたに過ぎない。本発明は、本発明の技術思想を逸脱することなく、様々な実施形態を取り得ることは言うまでもない。本発明の好適な実施形態の一例は、添付の特許請求の範囲に記載の各請求項に示されているが、本明細書には、請求項に特定された発明以外にも新規な発明が開示されていることに留意されたい。本発明の範囲は、明細書に明示的に説明された構成や方法に限定されるものではなく、本明細書に開示される本発明の様々な側面の組み合わせをも、その範囲に含むものである。本発明のうち、特許を受けようとする発明を、添付の特許請求の範囲に特定したが、発明者は、現在のところは特許請求の範囲に特定されていない発明であっても、本明細書に開示される発明を、将来的に特許請求する可能性があることを、念のために申し述べる。
Although examples of embodiments of the present invention have been described using the
100 センサネットワークシステム
102 無線センサ端末
104 受信装置
106 無線媒体
202 振動センサ
204 送信機
206 アンテナ
208 バッテリ
212 電圧検出ライン
214 電力供給ライン
220 温度センサ
302 圧電素子
304,306 ダイオード
308,328 コンデンサ
310,322 CMOS論理反転回路
324 単安定マルチバイブレータ
326 スイッチ
404 メモリ
406 送信回路
602 受信アンテナ
604 受信回路
606 A/D変換回路
608 FFT回路
610 CPU
612,614,616 記憶領域
622 画像信号形成回路
626 インタフェース
DESCRIPTION OF
612, 614, 616
Claims (10)
交直流変換回路を介して前記圧電素子に接続される第1のコンデンサと、
入力部が前記第1のコンデンサに接続されるCMOS論理反転回路であって、前記第1のコンデンサの極間電圧が所定のしきい値を超えることに応じて出力電圧を変化させるように構成される、CMOS論理反転回路と、
無線送信回路と、
を備え、前記CMOS論理反転回路の出力電圧の変化をトリガとして、前記無線送信回路による信号送信を行うように構成される、無線センサ端末。 A piezoelectric element;
A first capacitor connected to the piezoelectric element via an AC / DC converter circuit;
A CMOS logic inversion circuit having an input unit connected to the first capacitor, and configured to change an output voltage in response to a voltage across the first capacitor exceeding a predetermined threshold value. A CMOS logic inversion circuit;
A wireless transmission circuit;
A wireless sensor terminal configured to perform signal transmission by the wireless transmission circuit with a change in output voltage of the CMOS logic inversion circuit as a trigger.
前記無線センサ端末が装着された生物個体の活動量に関する情報を得るために、前記無線センサ端末から受信する信号の単位時間当たりの受信回数を判断する手段をさらに備える、受信装置。 A receiving device comprising a receiving circuit capable of receiving a signal transmitted from the wireless sensor terminal according to any one of claims 1 to 5,
Wherein in order to the wireless sensor terminal to obtain the information about the amount of activity organism mounted, further comprising means for determining the reception count per unit time of a signal received from the wireless sensor terminal, the receiving apparatus.
前記生物個体に装着された無線センサ端末から送信された信号を受信する段階、ただし前記無線センサ端末は、振動により発生したエネルギーの蓄積量が所定値に達する度に無線信号を放出する端末である、前記受信する段階と;
前記無線センサ端末から放出される信号の単位時間当たりの受信回数に基づいて、前記無線センサ端末が装着された生物個体の活動量に関する情報を構成する段階と;
を含む、方法。 An operation method of an apparatus for creating information on an activity amount of a living individual,
Receiving a signal transmitted from a wireless sensor terminal attached to the living individual, wherein the wireless sensor terminal is a terminal that emits a wireless signal each time an accumulated amount of energy generated by vibration reaches a predetermined value; The receiving step;
Configuring information relating to the amount of activity of an individual organism to which the wireless sensor terminal is attached based on the number of receptions per unit time of a signal emitted from the wireless sensor terminal;
Including a method.
交直流変換回路を介して前記圧電素子に接続される第1のコンデンサと、
入力部が前記第1のコンデンサに接続されるCMOS論理反転回路であって、前記第1のコンデンサの極間電圧が所定のしきい値を超えることに応じて出力電圧を変化させるように構成される、CMOS論理反転回路と、
を備える、振動センサ。 A piezoelectric element;
A first capacitor connected to the piezoelectric element via an AC / DC converter circuit;
A CMOS logic inversion circuit having an input unit connected to the first capacitor, and configured to change an output voltage in response to a voltage across the first capacitor exceeding a predetermined threshold value. A CMOS logic inversion circuit;
A vibration sensor.
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